Journal of the Korean Chemical Society Vol. 35, No. 5, 1991
Printed in the Republic of Korea . .
단 신
1페닐술포닐 부탄-2온의 빵효모 환원 : 손쉬운句-(+)3옥탄을의 합성 金正漠t •呉元澤•林政動
연세대학교 공과대학 식품공학과 (1991. 4. 8 접수)
Baker's Yeast Reduction of l-(Phenylsulfonyl)butan-2-one:
Synthesis of (5)-(+)-3-Octanol
Jung-Han Kimf, Won-Taek Oh, and Jeong-Hoon Lim
Department of Food Engineering, Yonsei University, Seoul 120-739, Korea (Received April 8, 1991)
케톤화합물의 빵효모 환원은 천연화합물의 합성에 필요한 chiral building block들을 얻는데 매우 유 용한 방법으로 알려져 왔다 12. 여러 종류의 기능기를 갖는 케톤 유도체들 중케토술포닐 유도체들은 일반적 기질을 빵효모로 환원시킬 때 얻는 장점 이외에도 환원물인 伊히드록시술포닐 유도체들은 UW에 민감하여 분리 정제가 용이하며, B-히드록시 에스테르화합물3과 달리 직접 재결정함으로써 손쉽 게 순수한단일 광학이성질체를 얻을 수 있는 장점을 갖고 있다，. 그리고 伊케토술포닐 유도체들은 n- BuLi, LDA와 같은 염기로 손쉽게 a-carbanion을 통해서 a 위치의 알킬화 또는 아실화가 용이하며, 페닐술포닐기는 온화한 조건하에서 dissolving 금속 환원 방법 (6% Na amalgam5, Raney Ni) 으로 간단히 제거되는 장점을 갖는다眠
또한 8-케토술포닐 유도체들은 벤젠술핀산 Na염 과 할로겐화 알킬 케톤들과 반응시켜 간단히 얻을 수 있으며, 용매를 사용한 결정화를 통해서 쉽게 정제가 되는 이점을 갖고 있다. 즉, 기질인 伊케토 술포닐 유도체들을 빵효모 환원시켜 얻은 환원물질 인 8-히드록시술포닐 유도체는 공급성과 이용성이 매우 뛰어난 화합물이다.
이러한 8-케토술포닐 유도체들 중 1-페닐술포닐 프로판-2-온을 Ridley 등‘跆이 빵효모로 환원시켜 (S)-환원물을 100% enantiomeric excess(ee)와 수 율 95% 이상의 아주 우수한 결과를 얻었다. 그리고 Kozikowshi 등’°이 탄소하나가 증가한1-페 닐술포닐
부탄-2-올(2a)을 얻으나, 광학적 순도가63% ee이며 낮은 수율과 환원물 2a의 구체적 분석자료를 보고 하지 않아 광학활성 화합물의 합성에 이용하기에는 부적절하였다. 이와 같이 카르보닐의 알킬기가 메 틸보다 커지면 ee가낮아지며, 화학적 수율이 감소in 하는 이유는 빵효모의 효소들이 기질의 큰 부분과 작은 부분을 잘 구별치 못하여 선택적 enantiotopic face를 공격하지 못하기 때문이다 12.
그러나 빵효모 환원는 여러 인자에 의해서 영향을 받아 환원물의 생산이 크게 변하기 때문에 본 연 구에서는 1-페닐술포닐 부탄-2一온(1)을 기질로 하고, 효모로는 일반적 미생물 실험방법인 Ridley 등의 방법과 달리 건조 v^S-3-(Saccharomyces cerevisiae, 조홍화학공업 주식회사)를 시장에서 구입, 사용하 였다. 또한증류수와 기질에 대해서 빵효모와 설탕을 고농도로 사용하였다.
본 연구에서는 벤젠술핀산 Na염(염화 벤젠술포 닐과 NajCOs/Zn 분말로 수율 65%로 얻음)와 1-브 로모-부탄-2-온을 반응시켜(DMF) 기질 1을 얻은 후 메탄올로 결정화시켜 하얀색 결정상으로 이용하였다 (수율 80%). 빵효모 환원방법은 다음과 같이 행하 였다. 빵효모(20 g), 증류수(100 m/)와 설탕(20 g)을 잘 교반하여 301에서 활성화시킨 뒤 기질 1(10 mmol) 을 첨가하였다. 상기 발효액을 이틀 동안 발 효시킨 후, 규조토와 염화메틸렌를 넣고 격렬히 교 반하여 (2000 rpm) 여과하였다. 물층과 고체층을 유 기 용매로 두번 더 추출하고 얻어진 유기층을 물,
-586-
L페닐술포닐 부탄-2•온의 빵효모 환원 : 손쉬운(S)-( + )・3■옥탄올의 합성 587
NTTPA = (S)-(-)-a-nethoxy-a-(trifluoromethylJphenyl acetate
Scheme 1
소금물 순으로 세척한 후 건조, 농축하였다. 상기 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피로 분리하 여(전개용매, 헥산: 에틸아세테이트=5： 1) 엷은 미색을 띄는 고체인 (S)-2a를 L7g(수율 79%) 얻 었다. 환원화합물 (S)-2a를 에테르-석유에테르 혼합 용액으로 결정화시켜 하얀색의 판상 구조의 결정으 로 (S)-2a를 1.5 g(수율 70%)을 얻었다［＜1盼= + 12.3° (c= 1.3, MeOH) ； IR(KBr) 3450, 3050, 2960, 1440, 1280, 1240, 1165, 1075 cm-' : 1H-NMR(200 MHz, CDC13) 8 0.9(t, 3H), 1.5(m, 2H), 2.8(br, 1H), 3.2(d, 2H), 4.1(m, 1H), 7.55~7.9(m, 5H)］.
(S)-2a를 MTPA 유도체화“한 2b를 1H-NMR(270 MHz)와 HPLC(n-Porasil)로 분석한 결과를 통해서 (S)-2a의 광학적 순도가 99% ee 이상임을 확인하 였다［MTPA 에스테르 유도체 2b : 1H-NMR(270 MHz, CDC13) 8 0.72(t, 3H), 1.73(m, 2H), 3.24〜
3.54(m, 2H), 3.56(s, 3H), 5.44(m, 1H), 7.25-7.96 (m, 10H) ； HPLC (卩-Porasil, 30 cm X 3.9 mm I.D., UV detector 254 nm, eluent ； 헥산: 염화메틸렌 = 2
: 1, 유속；0.5m〃min, Rt 21.72, area%—99%1 그리고 (S)-2a의 절대구조와 광학적 순도를 재 확인하기 위해서 (S)-( + )-3-옥탄올(4)을 합성하였 다. (S)-( + )-4는 Crematogaster castanea Forel, C.
liengmer F. Smith와 같은 종류의 개미들의 경보 페로몬 흔합체의 주요 성분이며, 그 입체 특이성이 페로몬 활성에 절대적 영향을 미친다”. (5)-(+ )-4 는 Fujiwhara와 Mori"가 (S)-3■■히드록시펜탄산 메 틸 에스테르로부터 합성한 바 있으며 그 외 여러 합성법以18이 있으나, chiral building block을 얻는 방법이 번거롭거나 비효율적이었다. 따라서 본 연 구에서는 다음 Scheme 1 과 같이 간단하게 (S)-( + )-
3-옥탄올(4)을 합성하였다.
환원화합물 (S)-2a를 염기(n-BuLi)로 이중 음이 온화시켜서 알킬화하여 (n-BuBr) 화합물 3을 수율 71% 얻었으며([a：呼=+0.60°, c=1.34, CHC13), 3 의 술포닐기를 환원적 방법[6% Na(Hg)]으로 제거 하여 독특한 냄새를 갖는 (S)-( + )-4를 수율 30%
로 얻었다. (S)-( + )-4의 IR, W-NMR 스펙트럼과 [a啥은 Fujiwhara와 MorF*5의 결과와 동일하였다.
따라서 환원화합물 (S)-2a의 절대구조가 S 형태임을 재확인하였다.
결론적으로 물과 기질에 대하여 고농도의 빵효모 와 설탕을 사용하여 알킬기가 상대적으로 큰 기질 1을 입체선택적으로 환원시켜 99% ee와 수율 70%
이상으로 환원화합물 (S)-2a를 얻었다. 그리고 (S)- 2a를 이용하여 (S)-( + )-4를 간단한 방법으로 합성 하였다.
인 용 문 헌
1. S. Servi, Synthesis., 1 (1990).
2. R. Csuk and B. I. Glanzer, Chem. Rev., 91, 49 (1991).
3. K. Mori, M. Mori, and T. Sugai, Tetrahedron., 41, 919 (1985).
4. R. L. Crumbie, B. S. Deol, J. E. Nemorin, and D. D. Ridley, Aust. J. Chem., 31, 1965 (1978).
5. W. R. Brasen and C. R. Hauser, Organic Synthesis, Coll. 4, 508.
6. B. M. Trost, Bull. Chem. Soc. Jpn., 61, 107 (1988).
7. B. M. Trost, J. Lynch, P. Renaut, and D. H. Stein
man, J. Am. Chem. Soc., 108, 284 (1986).
8. S. Iruchijma and N. Kojima, AgKc. Biol. Chem., 42, 451 (1978).
Vol. 35, No. 5, 1991
588 金正漢•呉元澤•林政勳
9. R. L. Crumbie, D. D. Ridley, and G. W. Simpson.
J- Chem. Soc. Chetn. Commun., 315 (1977).
10. A. P. Kozikow아｝i, B. B. Mugrage, C. S. Li, and L. F이 der, Tetrahedron Lett, 27, 4817 (1986).
IL R. Tanikaga, K. Hosoya, and A. Kaji, J. Chem. Soc.
Perkin Trans. I, 1799 (1987).
12. C. J. Sih and C. -S. Chen, Angew. Chem. Int, Ed.
Engl., 23, 570 (1984).
13 B. S. Deol, D. D. Ridley, and G. W. Simpson, Aust.
J. Chem., 29, 2459 (1976).
14. J. A. Dale, D. L. Dull, and H. S. Mosher, J. Org.
Chem.r 34, 2543 (1969).
15. J. M. Brand, J. Chem. EcoL, 11, 177 (1985).
16. M. Fujiwhara and K. Mori, Agri. Biol, Chem., 50 (11), 2925 (1986).
17. Y. R. Naves, Helv. Chim. Acta., 26, 1034 (1943).
T. Oritani and K. Yamashita, Agri. Biol, Chem., 44, 2407 (1980).
Journal of the Korean Chemical Society
